RU2222363C1

RU2222363C1 - Gas generator

Info

Publication number: RU2222363C1
Application number: RU2002119485/12A
Authority: RU
Inventors: А.Ю. Лещёв; А.М. Липанов
Original assignee: Институт прикладной механики УрО РАН
Priority date: 2002-07-17
Filing date: 2002-07-17
Publication date: 2004-01-27
Also published as: RU2002119485A

Abstract

FIELD: fire-fighting equipment, particularly gas-generating fire extinguishers supplying combined fire-extinguishing composition to fire seat. SUBSTANCE: gas generator comprises combustion chamber having lid, solid-fuel charge, igniter, pyro-cartridge and gas channel with nozzle unit arranged on lid. Solid-fuel charge is formed as cylinder insert. Nozzle unit is offset relative lid center axis. Nozzle unit is inclined relative combustion chamber longitudinal axis. Nozzle subsonic part extends relative lid central part into combustion chamber. Solid-fuel charge is made as inhibited grain or as set of at least three inhibited grains located along combustion chamber longitudinal axis. EFFECT: reduced thermal stress of nozzle unit subsonic part, increased power and reliability due to possibility of 3-4 gas generators grouping in the single block and working of all gas generators in single injection device. 3 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к противопожарной технике, а именно к газогенерирующим устройствам средств пожаротушения, и может быть использовано для подачи комбинированного огнетушащего состава на очаг пожара. The invention relates to fire fighting equipment, and in particular to gas generating devices of fire extinguishing means, and can be used to supply a combined fire extinguishing composition to the fire.

Известно газогенерирующее устройство, содержащее механизм запуска, средство инициирования, камеру сгорания с твердотопливным зарядом, выполненным в виде цилиндрического вкладыша, и газовод. Повышение надежности в работе этого устройства достигнуто тем, что оно содержит разрезную втулку для размещения заряда, которая установлена с зазором относительно стенок камеры сгорания, а механизм запуска и средство инициирования размещены над твердотопливным зарядом [1]. A gas generating device is known that comprises a triggering mechanism, an initiating means, a combustion chamber with a solid fuel charge made in the form of a cylindrical liner, and a gas duct. Improving the reliability of this device is achieved by the fact that it contains a split sleeve for placing a charge, which is installed with a gap relative to the walls of the combustion chamber, and the trigger mechanism and initiating means are placed above the solid fuel charge [1].

Устройство обеспечивает оптимально допустимое время сгорания зарядов различной массы, что позволяет создать параметрический ряд газогенераторов с различным объемом корпуса. Вместе с тем, подача на очаг загорания огнегасящего состава за счет замещения его расширяющимися газами требует достаточно большого расхода твердотопливного заряда в расчете на единицу объема или массы состава для получения мелкодисперсного распыла, а также высокого значения давления замещения, которому подвергается емкость с составом, что в свою очередь, требует использования корпусов огнетушителей из конструкционных материалов с достаточно высоким запасом прочности, чем создаются предпосылки к повышению массы емкости. В конечном итоге это отрицательно отражается на экономичности и других эксплуатационных свойствах газогенератора и огнетушителя в целом. The device provides the optimum allowable time of combustion of charges of various masses, which allows you to create a parametric series of gas generators with different body volumes. At the same time, the supply of a fire extinguishing composition to the source of ignition due to its replacement with expanding gases requires a sufficiently high consumption of solid fuel charge per unit volume or mass of the composition to obtain a fine spray, as well as a high value of the substitution pressure to which the container with the composition is subjected, which in turn, it requires the use of fire extinguisher bodies made of structural materials with a sufficiently high margin of safety, which creates the prerequisites for increasing the mass of the tank. Ultimately, this negatively affects the efficiency and other operational properties of the gas generator and the fire extinguisher as a whole.

Известно газогенерирующее устройство, содержащее камеру сгорания с твердотопливным зарядом, выполненным в виде цилиндрического вкладыша, расположенные над твердотопливным зарядом механизм запуска и средство инициирования, газовод. Повышение эффективности вывода из огнетушителя огнегасящего состава при одновременном увеличении времени эффективной работы газогенератора и расстояния эффективной доставки огнегасящего состава, включающего мелкодисперсную жидкость и инертный газ, к очагу пожара достигнуты тем, что газогенератор снабжен отсасывающей рубашкой, выполненной в виде двух соединенных одна с другой частей, внутренняя из которых выполнена жесткой, размещена с зазором по образующей камеры и имеет длину, превышающую длину камеры, а внешняя часть выполнена гибкой, охватывающей внутреннюю с образованием полости для размещения огнегасящего состава, при этом жесткая часть рубашки снабжена равномерно распределенными по ее периметру и длине сквозными отверстиями, а газовод снабжен эжектором и установлен на крышке камеры с эксцентриситетом относительно обеих частей рубашки [2]. Устройство наиболее близко к изобретению по совокупности существенных признаков и принято в качестве прототипа. It is known a gas generating device comprising a combustion chamber with a solid fuel charge made in the form of a cylindrical liner, a trigger mechanism and an initiating means, a gas duct located above the solid fuel charge. Improving the efficiency of the output of the extinguishing agent from the fire extinguisher while increasing the effective time of the gas generator and the distance of the effective delivery of the extinguishing agent, including finely divided liquid and inert gas to the fire, is achieved by the fact that the gas generator is equipped with a suction jacket made in the form of two parts connected to one another, the inner of which is rigid, placed with a gap along the generatrix of the chamber and has a length exceeding the length of the chamber, and the outer part is made of a casing enclosing the inner one with the formation of a cavity for accommodating the extinguishing agent, while the rigid part of the shirt is provided with through holes evenly distributed along its perimeter and length, and the gas duct is equipped with an ejector and is mounted on the chamber lid with an eccentricity relative to both parts of the shirt [2]. The device is closest to the invention in terms of essential features and is adopted as a prototype.

Устройство обладает высокой экономичностью, надежностью и удобством в эксплуатации, что обеспечило его эффективное использование в ручных огнетушителях, вместе с тем, эксцентричное расположение газовода с сопловым блоком относительно продольной оси камеры сгорания и отсасывающей рубашки создает предпосылки к уменьшению долговечности газогенератора, поскольку интенсивное завихрение газа в камере сгорания приводит к образованию одной или нескольких каверн на дозвуковой части сопла. И этот недостаток усиливается тем, что эта часть сопла практически выполняется заподлицо с донной частью крышки камеры. Кроме того, для тушения лесных пожаров, аварий на нефтепромыслах необходима противопожарная техника повышенной мощности. The device has high efficiency, reliability and ease of use, which ensured its effective use in hand-held fire extinguishers, however, the eccentric location of the gas duct with the nozzle block relative to the longitudinal axis of the combustion chamber and the suction jacket creates the prerequisites for reducing the life of the gas generator, since intense gas turbulence in the combustion chamber leads to the formation of one or more caverns on the subsonic part of the nozzle. And this drawback is enhanced by the fact that this part of the nozzle is practically flush with the bottom of the chamber lid. In addition, to extinguish forest fires, accidents at oil fields, fire fighting equipment of increased power is needed.

Задача изобретения состоит в разработке газогенерирующего устройства с эксцентричным расположением соплового блока газовода в газовой камере, которое наряду с высокой экономичностью, надежностью и удобством в эксплуатации одновременно обладало бы повышенной мощностью и высокой долговечностью, что позволило бы использовать его для эффективного тушения очагов загорания по инжекционной схеме подачи огнетушащего состава, например, в составе оборудования пожарного автомобиля, без повышения энергетических затрат на подачу воды для образования комбинированного огнетушащего состава (КОС). The objective of the invention is to develop a gas-generating device with an eccentric arrangement of the nozzle block of the gas duct in the gas chamber, which, along with high efficiency, reliability and ease of use, would at the same time have increased power and high durability, which would allow it to be used to effectively extinguish foci of ignition according to the injection scheme supply of fire extinguishing composition, for example, as part of the equipment of a fire truck, without increasing the energy costs of supplying water for treatment Combined fire extinguishing composition (CBS).

Задача решается тем, что в газогенерирующем устройстве, содержащем камеру сгорания с крышкой и твердотопливным зарядом, выполненным в виде цилиндрического вкладыша, механизм запуска, средство инициирования и газовод с сопловым блоком, установленным в крышке с эксцентриситетом относительно продольной оси камеры, согласно изобретению сопловой блок установлен в крышке с наклоном относительно продольной оси камеры сгорания, его дозвуковая часть смещена от донной части крышки внутрь камеры, а твердотопливный заряд выполнен в виде пороховой шашки с бронированной наружной поверхностью. The problem is solved in that in a gas generating device containing a combustion chamber with a cap and a solid fuel charge made in the form of a cylindrical liner, a trigger mechanism, initiating means and a gas duct with a nozzle block installed in the cap with an eccentricity relative to the longitudinal axis of the chamber, according to the invention, the nozzle block is installed in the cover with an inclination relative to the longitudinal axis of the combustion chamber, its subsonic part is displaced from the bottom of the cover into the chamber, and the solid fuel charge is made in the form of gunpowder checkers minutes with an armored outer surface.

Целесообразно твердотопливный заряд выполнить в виде набора пороховых шашек, установленных по продольной оси камеры сгорания. It is advisable to perform a solid fuel charge in the form of a set of powder checkers mounted along the longitudinal axis of the combustion chamber.

Целесообразно твердотопливный заряд выполнить в виде набора из трех и более шашек. It is advisable to perform a solid fuel charge in the form of a set of three or more pieces.

При использовании изобретения может быть получен технический результат, выражающийся в гарантированном уменьшении термонапряженности дозвуковой части соплового блока газогенератора, что обусловлено "переносом" воздействия завихренного потока раскаленных газов, движущихся вдоль донной части крышки в камере сгорания, преимущественно на выступающую наружную поверхность соплового блока, а также выравниванием условий такого воздействия, что обусловлено установкой блока с наклоном его продольной оси в сторону твердотопливного заряда. В конечном итоге обеспечивается устранение образования каверны, а следовательно, достигается повышение долговечности блока в целом. Одновременно может быть повышена и мощность газогенератора, что позволяет эффективно использовать его в составе оборудования пожарного автомобиля для тушения больших очагов возгорания, например, лесных пожаров. When using the invention, a technical result can be obtained, which is a guaranteed decrease in the thermal stress of the subsonic part of the nozzle block of the gas generator, which is due to the "transfer" of the effect of the swirling flow of hot gases moving along the bottom of the cover in the combustion chamber, mainly on the protruding outer surface of the nozzle block, and alignment of the conditions of such an impact, which is due to the installation of the unit with the slope of its longitudinal axis towards the solid fuel charge. Ultimately, the elimination of the formation of a cavity is ensured, and therefore, an increase in the durability of the block as a whole is achieved. At the same time, the power of the gas generator can be increased, which makes it possible to effectively use it as part of the equipment of a fire truck to extinguish large fires, for example, forest fires.

Другие преимущества будут видны из описания изобретения и чертежа, на котором показан общий вид газогенератора, продольный разрез. Other advantages will be seen from the description of the invention and the drawing, which shows a General view of the gas generator, a longitudinal section.

Газогенерирующее устройство является отдельной сборочной единицей (узлом) в составе оборудования пожарного автомобиля. Содержит камеру сгорания, выполненную в виде тонкостенного цилиндрического корпуса 1, с передней крышкой 2 и задней крышкой 3, в котором размещен твердотопливный заряд, включающий набор из трех и более шашек 4, с бронированной наружной поверхностью 5 для уменьшения теплонапряженности корпуса. В крышке 2 установлен воспламенитель 6, выполненный в виде таблеток пиротехнического состава, и средство 7 инициирования, выполненное в виде пиропатрона, а также датчик 8 давления. В крышке 3 установлены сопловой блок 9 и предохранительный клапан 10. Блок 9 установлен с эксцентриситетом и наклоном относительно продольной оси корпуса 1, при этом дозвуковая часть сопла "Б" смещена внутрь камеры 1 от дна крышки 3 для уменьшения воздействия на нее потока газов при работе газогенератора. Перед эксплуатацией газогенератор устанавливают на пожарный автомобиль, снабженный узлом автономного подвода воды в инжектор (на чертеже не показан). The gas generating device is a separate assembly unit (assembly) as part of the fire engine equipment. It contains a combustion chamber made in the form of a thin-walled cylindrical body 1, with a front cover 2 and a back cover 3, in which a solid fuel charge is placed, including a set of three or more checkers 4, with an armored outer surface 5 to reduce the heat stress of the housing. In the lid 2, an igniter 6, made in the form of tablets of a pyrotechnic composition, and means of initiation 7, made in the form of a squib, and also a pressure sensor 8 are installed. A nozzle block 9 and a safety valve 10 are installed in the cover 3. Block 9 is installed with an eccentricity and inclined relative to the longitudinal axis of the housing 1, while the subsonic part of the nozzle “B” is displaced inside the chamber 1 from the bottom of the cover 3 to reduce the effect of gas flow on it during operation gas generator. Before operation, the gas generator is installed on a fire truck equipped with an autonomous water supply unit for the injector (not shown in the drawing).

Устройство работает следующим образом. При включении электропитания срабатывает пиропатрон 7, он воспламеняет воспламенитель 6, который поджигает шашки 4. Поток раскаленных газов через сопловой блок 9 направляют к инжектору установки, где он, интенсивно смешиваясь с попутной струей воды, подаваемой, например, по трубопроводу вдоль наружной поверхности корпуса 1, образует мелкодисперсную газоводяную смесь, подаваемую на очаг пожара. В процессе работы газогенератора дозвуковая часть сопла надежно предохраняется от интенсивного воздействия потока раскаленных газов, поскольку он омывает в основном наружную поверхность блока 9. Внутренняя поверхность корпуса подвергается уменьшенному нагреву, чему способствует бронирование поверхности шашек 4. The device operates as follows. When the power is turned on, the igniter 7 fires, it ignites the igniter 6, which ignites the checkers 4. The flow of hot gases through the nozzle block 9 is directed to the injector of the installation, where it is intensively mixed with a concurrent stream of water supplied, for example, via a pipe along the outer surface of the housing 1 , forms a finely dispersed gas-water mixture supplied to the fire. In the process of operation of the gas generator, the subsonic part of the nozzle is reliably protected from the intense influence of the flow of hot gases, since it washes mainly the outer surface of the block 9. The inner surface of the casing is subjected to reduced heating, which contributes to the reservation of the surface of the checkers 4.

Устройство успешно выдержало холодные и огневые стендовые испытания с использованием пиропатронов и шашек с твердым топливом марки ВС-Н. The device has successfully withstood cold and fire bench tests using pyrocartridges and solid-fuel checkers of the BC-N brand.

Предохранительный клапан 10 был испытан на давление вскрытия, равное 10 мПа, а прочность корпуса 1 проверена на гидравлическом стенде при давлении 20 мПа. The safety valve 10 was tested for an opening pressure of 10 MPa, and the strength of the housing 1 was tested on a hydraulic bench at a pressure of 20 MPa.

Источники информации
1. Авторское свидетельство СССР 1600799, кл. А 62 С 13/22, 1988.Sources of information
1. USSR copyright certificate 1600799, cl. A 62 C 13/22, 1988.

2. Патент Российской Федерации 2050869, кл. А 62 С 13/22, опубл. 27.12.95, бюл. 36 - прототип. 2. Patent of the Russian Federation 2050869, cl. A 62 C 13/22, publ. 12/27/95, bull. 36 is a prototype.

Claims

1. A gas generating device comprising a combustion chamber with a cover and a solid fuel charge made in the form of a cylindrical liner, an ignitor, a pyro cartridge and a gas duct with a nozzle block mounted in the cover with an eccentricity relative to the longitudinal axis of the chamber, characterized in that the nozzle block is installed in the cover with an inclination relative to the longitudinal axis of the combustion chamber, its subsonic part is displaced from the bottom of the cover into the chamber, and the solid fuel charge is made in the form of a powder bomb with an armored outer surface ited.

2. The device according to claim 1, characterized in that the solid fuel charge is made in the form of a set of powder checkers mounted along the longitudinal axis of the combustion chamber.

3. The device according to claim 2, characterized in that the solid fuel charge is made in the form of a set of three or more checkers.